典型納米材料的制備

典型納米材料的制備第一頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、概述二、性質三、制備四、應用第二頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、概述（一）概念：納米金是指分散相粒子直徑在1～150nm之間的金溶膠，是由金鹽還原成金后形成的金顆粒懸液。又稱金溶膠、膠體金或金納米粒子。colloidalgold，nanogold,goldnanoparticle（二）納米金顆粒結構：由一個基礎金核(原子金)及包圍在外的離子層構成，離子層為負離子(AuCl2-)，外層為H+則分散在溶液中。呈球形(小顆粒)或橢圓形(大顆粒)。第三頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四頁，共八十一頁，2022年，8月28日二、性質A膠體性質，特別是對電解質敏感，對試驗有影響。

B呈色性：膠體金的光散射性與溶膠顆粒的大小密切相關，一旦顆粒大小發(fā)生變化，光散射也隨之發(fā)生變異，產(chǎn)生肉眼可見的顯著的顏色變化。?。?~5nm橙黃色，中：10~20nm酒紅色，大：30~80nm紫紅色。

C光吸收性：膠體金有單一吸收峰，光波在510~550nm之間，隨顆粒變大而偏向長波長。利用這特性，可進行吸光度檢測。

D電子密度高，最早用于電鏡檢測

E密度大，介電常數(shù)大(SPR)，生物相容性好(IA)第五頁，共八十一頁，2022年，8月28日三、制備檸檬酸三鈉法檸檬酸三鈉-鞣酸法枸櫞酸鈉法鞣酸-枸櫞酸鈉法白磷法抗壞血酸法乙醇-超聲波法硼酸鈉法（一）、制備方法——化學還原法第六頁，共八十一頁，2022年，8月28日1）取0、01％氯金酸(HAuCl4)水溶液100ml

加熱至沸，攪動下準確加入１％檸檬酸三鈉

(Na3C6H5O7.2H2O)水溶液

0.7ml，金黃色的氯金酸水溶液在２分鐘內(nèi)變?yōu)樽霞t色，2）繼續(xù)煮沸15分鐘，冷卻后以蒸餾水恢復到原體積，3）如此制備的金溶膠其可見光區(qū)最高吸收峰在535nm，Ａ1cm

/

535

=

1.12

。金溶膠的光散射性與溶膠顆粒的大小密切相關，一旦顆粒大小發(fā)生變化，光散射也隨之發(fā)生變異，產(chǎn)生肉眼可見的顯著的顏色變化，這就是金溶膠用于免疫沉淀或稱免疫凝集試驗的基礎。1、檸檬酸三鈉法第七頁，共八十一頁，2022年，8月28日HAuCl4H2O,100OCCit-Cit-Cit-Cit-Cit-Cit-第八頁，共八十一頁，2022年，8月28日膠體金粒徑(nm)1%檸檬酸三鈉加入量(ml)膠體金特性

呈色λmax162橙色518nm24.51.5橙色522nm411紅色525nm71.50.7紫紅535nm還原劑用量不同，金顆粒大小也不同97.50.45紫灰2401470.3藍灰220第九頁，共八十一頁，2022年，8月28日2、檸檬酸三鈉法-鞣酸法1）取

4ml１％檸檬酸三鈉，加入0~5ml１％鞣酸，0~5ml

25mmo/L

K2CO3（體積與鞣酸加入量相等），以雙蒸餾水補至溶液最終體積為20ml，加熱至60℃；2）取1ml１％的

HAuCl4，加于79ml雙蒸餾水中，水浴加熱至60℃；3）然后迅速將上述檸檬酸－鞣酸溶液加入氯金酸溶液中，于此溫度下保持一定時間；4）待溶液顏色變成深紅色(約需0.5~1小時)后，將溶液加熱至沸騰，保持沸騰5分鐘即可。改變鞣酸的加入量，制得的膠體顆粒大小不同。第十頁，共八十一頁，2022年，8月28日（1）10nm膠體金粒的制備：取0.01％HAuCl4水溶液100ml，加入1％枸櫞酸三鈉水溶液3ml，加熱煮沸30min，冷卻至4℃，溶液呈紅色。（2）15nm膠體金顆粒的制備：取0.01％HAuCl4水溶液100ml，加入1％枸櫞酸三鈉水溶液2ml，加熱煮沸15min～30min，直至顏色變紅。冷卻后加入0.1Mol/L

K2CO30.5ml，混勻即可。（3）15nm、18nm～20nm、30nm或50nm膠體金顆粒的制備：取0.01％HAuCl4水溶液100ml，加熱煮沸。根據(jù)需要迅速加入1％枸櫞酸三鈉水溶液4ml、2.5ml、1ml或0.75ml，繼續(xù)煮沸約5min，出現(xiàn)橙紅色。這樣制成的膠體金顆粒則分別為15nm、18～20nm、30nm和50nm.3、枸櫞酸三鈉法第十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日1）A液：1％HAuCl4水溶液1ml加入79ml雙餾水中混勻。2）B液：1％枸櫞酸三鈉4ml，1％鞣酸0.7ml0.1Mol/L

K2CO3液0.2ml，混合，加入雙餾水至20ml.3）將A液、B液分別加熱至60℃4）在電磁攪拌下迅速將B液加入A液中，溶液變藍，繼續(xù)加熱攪拌至溶液變成亮紅色。此法制得的金顆粒的直徑為5nm.如需要制備其它直徑的金顆粒，則按表15-1所列的數(shù)字調整鞣酸及K2CO3的用量。4、枸櫞酸三鈉-鞣酸法第十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日金粒直徑

（nm）A液B液1％HAuCl4雙餾水1％枸櫞酸三鈉0.1Mol/L

K2CO31％鞣酸雙餾水517940.200.7015.101017940.0250.1015.8751517940.00250.0115.9875鞣酸-枸櫞酸鈉還原法試劑配制表

第十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）、注意事項方法金顆粒直徑白磷法5~12nm抗壞血酸法8~13nm枸櫞酸鈉法16~95nm檸檬酸鈉法16~147nm乙醇-超聲波法6~10nm硼酸鈉法2~5nm鞣酸-枸櫞酸鈉法15nm①還原劑不同，膠體金顆粒大小及特性不同②還原劑相同但用量不同，金顆粒大小也不同第十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日

一般5nm以下適用于組化法Ag、Ab檢測5~20nm適用于標記體液中Ag、Ab檢測，

20nm以上適用于免疫沉淀試驗。：③不同直徑的膠體金有不同的適用范圍④制備過程中不能使用金屬容器，因氯金酸對金屬有強烈的腐蝕性。另外由于氯金酸極易吸潮，應注意試劑保存。⑤金顆粒容易吸附于電極上使之堵塞，所以不能用pH電極直接測定金溶液的pH值。應選用緩沖容量足夠大的緩沖液(例如PEG20000液)穩(wěn)定膠體金后再測定或保存。⑥要得到大小更均勻的膠體金顆粒，可采用甘油或蔗糖密度梯度離心。⑦膠體金具有很高的動力學穩(wěn)定性，在穩(wěn)定因素不受破壞時自身凝聚極慢，可放置數(shù)年。影響因素有：電解質、溶膠濃度、pH、溫度。第十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日1成核過程成核過程是液相納米晶體生長的起始過程。晶體生長過程主要分為成核控制和擴散控制。對于很小的晶體，可能不存在位錯或其它缺陷，生長是由分子或離子一層一層地沉積進行的。因此，對于成核控制的晶體生長，成核速率可看作是晶體生長速率。當晶體的某一層長到足夠大時，溶液中的離子在完整表面上不能找到有效吸附點而使晶體的生長停止，這時，單個表面晶核和溶液之間形成不穩(wěn)定狀態(tài)。（三）、形成過程第十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日2生長過程生長階段一般是擴散控制機理。從溶液相中生長出晶體，首要的問題是溶質必須從過飽和溶液中運送到晶核表面，并按照晶體結構排列。若這種運送受速率控制，則擴散和對流將會起重要作用。當晶體粒度不大于10μm時，在正常重力場或攪拌速率很低的情況下，晶體的生長機理為擴散控制機理。第十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日在生長過程中反應主要在動力學生長和熱力學生長的平衡下進行。當反應溫度較高，單體濃度低時，反應基本受熱力學生長控制；而當反應溫度低，單體濃度高時，反應受動力學生長控制。動力學生長過程中影響晶體生長的主要有五個因素：晶體內(nèi)在表面能(和動力學能壘△G直接相關)，反應溫度，前驅液單體濃度，修飾基分子和反應時間。第十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日四、應用（一）膠體金標記技術（二）增強表面等離子體共振檢測（SPR）（三）表面增強拉曼散射檢測（SERS）（四）增強電化學中壓電檢測信號（QCM）第十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日（一）膠體金標記技術

免疫膠體金技術是以膠體金作為示蹤標志物應用于抗原抗體的一種新型的免疫標記技術。

膠體金標記實質上是蛋白質等高分子被吸附到膠體金顆粒表面的包被過程。

一些概念第二十頁，共八十一頁，2022年，8月28日1939-----雛形

Kausche等把煙草花葉病毒吸附到金顆粒上在電子顯微鏡下觀察金離子呈高電子密度。1971------作為標記物應用于免疫組織化學研究

Faulk等首先將兔抗沙門菌抗血清與膠體金顆粒結合，用直接免疫細胞化學技術檢測沙門菌的表面抗原。1974------實現(xiàn)間接免疫金染色法

Romano將膠體金標記到馬抗人的IgG上，實現(xiàn)了間接免疫金染色法

膠體金技術發(fā)展第二十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日快速免疫金滲濾法(colloidalgoldimmuofiltrationassay,GIFA)

即穿流式(flowthrough)的固相膜免疫測定。主要由兩部分組成：膜滲濾裝置和標記結合物。前者為一塑料小盒，其中填滿吸水性物質，面上緊貼放置一片吸附有抗體(以雙抗體夾心法測抗原為例)的硝酸纖維膜，標記結合物為免疫金。A：金標記抗體B：標本中的抗原C：包被抗體D：NC膜E：吸水材料F：塑料盒

膠體金技術類型第二十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日

免疫層析法(colloidalgoldimmunochromatogra-phy，GICA)

是繼GIFA之后發(fā)展起來的另一種固相膜免疫測定，與GIFA利用微局限性膜的過濾性能不同，免疫層析法中滴加在膜一端的樣品溶液受膜的毛細管作用(基于層析作用的橫流（lateralflow）)向另一端移動。移動過程中被分析物與固定在膜上某一區(qū)域的受體(抗原或者抗體)結合而被固相化，無關物質則越過該區(qū)域而被分離，然后通過標記物顯色來判定試驗結果，以膠體金為標記物的實驗稱為膠體金免疫層析試驗。第二十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日膠體金免疫色譜試紙加樣區(qū)反應區(qū)吸附區(qū)——將經(jīng)由加樣區(qū)而來的剩余的樣品、膠體金吸附在其中。該區(qū)提供色譜分析的動力。樣品墊——加樣區(qū)膠金墊——與樣品中待測物反應玻璃纖維素硝酸纖維素膜檢測線——檢測此處抗原/體與膠體金的反應質控線——檢測膠體上包被蛋白的活性濾紙或類似吸水紙的材料第二十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日雙抗體夾心法競爭抗體法陽性陰性陽性陰性無效第二十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日樣品墊(Samplepad)：玻璃纖維、聚酯膜、纖維素濾紙、無紡布等多種材質，多種規(guī)格，批間穩(wěn)定。作用：減緩樣品滲透速度，有利于樣品在結合墊上均勻分布；去除樣品中雜質顆粒；調節(jié)樣品液pH值或粘度等。樣本墊可使用化學物質進行浸漬處理，從而減少樣本差異，提高試驗的靈敏度。通?？梢詫⑾礈靹?、粘性增強劑、阻滯劑及鹽滲入樣本墊然后加以干燥，該工藝可避免使用復雜辨識劑/追跡緩沖液的麻煩，使檢測一步完成。第二十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日膠金墊(Conjugatepad)：玻璃纖維、聚酯膜、纖維素濾紙、無紡布等多種材質，多種規(guī)格，批間穩(wěn)定。結合墊的作用主要為：

-吸附一定量的金標結合物顆粒；

-吸附并持續(xù)不斷的將樣品轉移到NC膜上；

-保持金標結合物顆粒的穩(wěn)定性；

-保證金標結合物顆粒定量完全釋放等。第二十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日硝酸纖維素膜(Nitrocellulose)：推薦使用Millipore，MDI，S&S，whatman等國外公司的硝酸纖維素膜。

NC膜的作用：

-在檢測線和對照線條帶區(qū)域固定抗體；

-樣品在NC膜上流動并與試劑混合發(fā)生免疫反應；

-反應在NC膜上顯色，讀檢測結果

NC膜的重要參數(shù)：孔徑、對稱性、層析速度、表面活性劑、蛋白結合力、強度、表面質量、厚度、批間均一性等。第二十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日硝酸纖維素膜與蛋白結合的原理主要有兩種假說：

1）首先兩者靠靜電作用力結合，然后靠H鍵和疏水作用來維持長時間結合。

2）首先兩者靠疏水作用結合，然后靠靜電作用來維持長時間結合。

兩條假說，都表明其結合過程分為兩步，首先結合和后面長時間結合。由于結合原理的不明確性，導致在這方面的工作非常依賴實踐經(jīng)驗。第二十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日硝酸纖維膜的選擇膜的分類標準(μm和s)

μm:指的是膜孔徑，

s:以秒為單位的定義為，每4cm膜，水的層析時間是***s.

換算情況大致為：8um=135s；6um=180s不同秒數(shù)的膜對反應的影響

通過速度越快和包被在T線的物質反應時間也就越短，讀數(shù)快，那么靈敏度也就越低。反之，反應時間長，讀數(shù)慢，也就靈敏度高。同時還有一個問題是，反應時間越長，發(fā)生非特異性結合的可能性就越大，所以過長時間的反應不一定就能夠真正的提升靈敏度。

135s一般用在雙抗體夾心法，180s一般用在競爭法.

第三十頁，共八十一頁，2022年，8月28日如何選擇物理性能

膜的物理性能主要是2個參數(shù)，膜厚度和寬度厚度不均勻影響生物原料在膜上的擴散性能，點出來的C/T線寬窄不一，另外也影響爬速；

寬度(檢測區(qū)的長度)和爬速及靈敏度的關系跑水性能注入足夠溶液到槽內(nèi)，將不同批次膜每隔1cm做一次標記（總長大于4cm）并放到傾斜支架，整個支架下端放入溶液槽，膜開始吸液，計時。記錄每個標記處的通過時刻，并與對照組比較。跑板時，理論上溶液呈水平線形式上吸，觀測是否有波浪傾斜或包圍潤濕等反常現(xiàn)象。點樣測試

C/T線出線時間和靈敏度第三十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日片材：

不干膠塑料襯底，片材的質量很大程度上影響了產(chǎn)品的貨架期。吸收墊(AbsorbentPad)：提供高吸收率、高容量以及相對穩(wěn)定吸收率的吸收紙；吸收紙的作用：

主要表現(xiàn)在控制樣品的流速，促進虹吸作用以及使試劑跨過膜而不僅僅移到膜上。第三十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日研究和應用膠體金法檢測HEV-IgM膠體金法檢測TB-Ab(雙抗原夾心法)第三十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日優(yōu)點：檢測方法簡單而快速，數(shù)分鐘即可得出結果；不需儀器設備，操作人員不需特殊訓練；試劑穩(wěn)定，適用于單份測定；無污染。

GICA的特點是單一試劑，一步操作。小型實驗室即有條件開發(fā)生產(chǎn)。干燥包裝的試劑可在室溫保存一年以上。

成為目前“病人身邊檢驗”（point-of-caretesting，POCT）中廣為應用的方法。

膠體金技術特點第三十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日

最近由于原料的精選和制作工藝的改進，已能制備出可用于定量測定的GICA試劑。Roche公司生產(chǎn)的用于急性心肌梗死診斷的肌鈣蛋白和肌紅蛋白的GICA試劑和匹配的簡便測讀器CardiacReader，其精密度和準確性均符合定量測定要求。

不足：

金免疫測定中應用的是單份試劑，難于進行質量控制。即使是同一批生產(chǎn)的試劑，也很難保證每個試劑的同一性。因此金免疫測定一般只能用于定性試驗。其定量檢測和靈敏度的提高還有賴于新原料和新材料的開發(fā)與應用。第三十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日1.標記原理：表面帶負電荷的膠體金與蛋白質的正電荷基團因靜電吸附而結合。膠體金+Ag/Ab金標Ag/Ab(Ag*/Ab*)2.標記步驟：調節(jié)金溶膠至所需pH(用0.2mol/LK2CO3或0.1mol/LHCl)

加入蛋白質溶液(100ml:2~3ml)，攪拌加入5ml1%PEG20000溶液離心分離30~60min(膠體顆粒不同則離心條件不同)

沉淀懸浮于含0.2~0.5mg/mlPEG20000的緩沖液中。

免疫膠體金的制備第三十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日3.免疫金的純化和鑒定：純化：

A超速離心：速度根據(jù)直徑和蛋白的不同而不同。5.9nm膠體金-SPA，用50000×g，而15.5nm膠體金-SPA，用15000×g。

B密度梯度離心。

C凝膠過濾或層析：對洗脫液、pH、流速均有不同要求。鑒定：

A電鏡觀察測定顆粒大小

B測定反應特異性和敏感性。

第三十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日4.免疫金制備注意事項：①在pH接近或略高于蛋白質等電點時標記，可使蛋白質在金顆粒表面的吸附量最大。需要提高膠體金的pH值時可用0.1mol/LK2CO3，需要降低膠體金的pH值時可用0.1mol/LHCl。測定金溶液的pH可能損害pH測定計的探頭，因此，一般用精密的pH試紙測定其pH即可.②蛋白質溶液應避免磷酸根和硼酸根等鹽類離子的存在，因為它們可被吸附在金表面而影響對蛋白質的吸附，并可死溶膠沉淀，所以應在標記前對低離子強度的水透析去鹽。③免疫金的穩(wěn)定性隨溶液pH而變化，pH接近或略高于蛋白質等電點時較穩(wěn)定。④免疫金的保存通常需加入穩(wěn)定劑，蛋白質、葡聚糖、PEG20000、明膠等均是良好的穩(wěn)定劑。第三十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日常用幾種蛋白質標記時膠體金所用的pH值第三十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日1.斑點金免疫滲濾試驗2.斑點金免疫層析試驗3.免疫金銀染色法（IGSS)4.凝集試驗5.在電鏡水平的應用：金顆粒有高等的電子密度。

免疫測定第四十頁，共八十一頁，2022年，8月28日早期應用組織或細胞成分或受體研究，如植物血凝素受體定位多肽類激素的定位研究，如小鼠海馬免疫反應神經(jīng)元中縮膽囊素、小鼠垂體前葉生長激素酶的研究，如豬腎上腺皮質細胞色素P450腫瘤或疾病相關抗原的定位檢測，如小鼠乳腺癌病毒抗原（MMTV）組織細胞形態(tài)發(fā)生研究第四十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日Figure7.Lightscatteringimagesofthreedifferentcellsafterincubationwithanti-EGFRantibodyconjugatedgoldnanospheres.NanoLett.,2005,5(5),829-834Anal.Chem.,2008,80(15),5951-5957

Figure11.TIR?uorescenceimagesofHeLacellsincubated(a)inpuremedium,(b)inthemediumwithfreeGNPs,(c)inthemediumwithBSAconjugatedGNPs,and(d)inthemediumwithanti-EGFRantibodyconjugatedGNPs.J.Biomed.Opt.,2007,12(3),034007NanoLett.,2005,5(4),709-711

第四十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日J.Am.Chem.Soc.,2001,123(32),7961-7962第四十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日Science289,1757(2000)第四十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日J.Am.Chem.Soc.2001,123,5164-5165第四十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）增強表面等離子體共振檢測（SPR）表面等離子體共振(surfaceplasmonresonance,SPR)是一種敏感的表面分析分析技術，它是通過分子吸附在重金屬膜上引起介電常數(shù)的變化來進行檢測。20試劑90年代以來，廣泛用于生物分子、藥物分子相互作用的研究。然而，常規(guī)的SPR測試不能檢測到折射系數(shù)的微小變化，限制其在超敏感檢測中的應用。納米金由于其易于制備、密度高、介電常數(shù)打及良好的生物相容性等特點，已被廣泛用于增強SPR響應。（J.Am.Soc.2000,122,9071）SPR響應的增加是金膜表面質量、納米金的介電常數(shù)、納米金與金膜之間電磁耦合等因素作用的綜合結果。第四十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日J.Am.Chem.Soc.2000,122(38),9071-9077第四十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日（三）表面增強拉曼散射檢測（SERS）表面增強拉曼散射（SERS），是在普通的拉曼散射的基礎上發(fā)展起來的一種技術。一些分子被吸附到適合的粗糙金屬表面上時，它們的拉曼信號會增加104～107倍，極大提高拉曼信號的強度。納米金就可以增強拉曼散射的信號，利用其可進行DNA的檢測。（science2002,297,1563）第四十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日Science2002,297,1536第四十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日（四）增強電化學中壓電檢測信號（QCM）壓電檢測法是一種利用石英晶體微天平（QCM）進行測量的電化學檢測法。QCM是通過測定振子的基頻共振頻率的變化來檢測微小質量的變化，檢測靈敏度高一般可達納克級，且重現(xiàn)性較好，在測定DNA的固定、雜交等方面有廣泛應用。（ChemCommun2000,953;ChemCommun2000,1025）與小分子物質相比，納米金的質量較大，因而得到的振蕩頻率的變化也大，從而提高了檢測靈敏度。第五十頁，共八十一頁，2022年，8月28日Chem.Commun.2000,953–954第五十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日Chem.Commun.2000,1025–1026第五十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日Anal.Chem.2001,73(18),4450-4456第五十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日（一）免疫金標記技術應用的深入免疫金電鏡的應用新進展細胞分選標記物免疫印跡技術生物傳感器快速診斷技術第五十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日復合金屬納米探針Cui等以銀為核、金為殼，利用晶種生長法合成出AgcoreAushell的核殼型納米粒子，并將這種復合金屬納米粒子表面通過共價作用修飾上抗體使其成為探針。當樣品中的抗原與固定在硅片上的抗體反應后再與AgcoreAushell探針發(fā)生特異反應形成三明治結構的復合物。利用表面增強拉曼散射光譜(SERS)檢測抗體和抗原之間的特異性作用，為金標試紙的儀器檢測開辟了道路,左圖是該方法的模擬圖。第五十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）免疫原性應用半抗原載體應用免疫增強佐劑作用免疫治療劑作用第五十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日（三）其他微波增強膠體金標記效果電解方法制備納米金屬粉末熒光增強機理在芯片檢測中的應用前景第五十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日展望進一步提高檢測靈敏度實現(xiàn)檢測多元化臨床醫(yī)學診斷和病理研究分子水平上研究和理解病變的機理實現(xiàn)可定向輸送和釋放的靶向性藥物第五十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日結論膠體金獨特的理化特性及作為標記物的獨特優(yōu)點使其在生物醫(yī)學研究的各個領域得到廣泛應用。第五十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、概述二、性質三、制備四、應用第六十頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、概述

磁性是物質的基本屬性之一。磁性的產(chǎn)生是由圍繞核外運動的電子繞核旋轉和自傳產(chǎn)生磁矩的結果。磁場對處于其中的許多物質都有作用，使其磁化。磁化了的物質即磁介質也會產(chǎn)生附加磁場，從而對磁場產(chǎn)生影響。實驗表明，不同的磁介質對磁場的影響是不同的。假設沒有磁介質某點的磁感應強度為B0,放入磁介質后因磁介質被磁化而產(chǎn)生的附加磁感應強度為B’,那么該點的磁感應強度B’應為這兩個磁感應強度的矢量和，即B=B0+B’。根據(jù)B’相對于B0的方向以及強弱，可將磁介質分為三種：1．B’與B0方向相同，使得B>B0，稱為順磁質2．B’與B0方向相反，使得B<B0，稱為抗磁質3．B’與B0方向相同，但B’>B0，B>>B0，稱為鐵磁質順磁質和抗磁質的B’對原磁場影響比較微弱，統(tǒng)稱為弱磁物質。第六十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日磁性納米粒子是指大小在納米尺度的磁性材料，如Fe2O3和Fe3O4等的納米粒子等，具有順磁性，在外加磁場的作用下產(chǎn)生的磁矩與外加磁場一致，進而受外加磁場的吸引。磁性納米材料可分為有機磁性納米材料和無機磁性納米；前者的代表是有機磁性高分子材料，后者主要是鐵、鈷、鎳、錳、鉑及其合金和氧化物等。第六十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日磁性納米粒子具有以下優(yōu)勢：（1）粒徑小，能夠有效進入細胞等生物體系內(nèi)部；（2）比表面積大，與生物物質結合效率高；（3）磁性強，磁操縱和分離方便；（4）具有超順磁性，即在無外加磁場時無剩磁，可避免納米粒子間因磁性吸引相互團聚而帶來的分散困難第六十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日二、性質超順磁性高矯頑力低居里溫度高磁化率

第六十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日超順磁性超順磁性:納米微粒尺寸小到一定臨界值時，各向異性能也減少到與熱運動能可相比擬，磁行方向就不再固定在一個易磁化方向，易磁化方向作無規(guī)律的變化，結果導致超順磁性的出現(xiàn)。不同種類的納米磁性微粒顯現(xiàn)超順磁性的臨界尺寸是不同的。例如a－Fe，F(xiàn)e3O4和，α－Fe2O3等粒徑分別為5nm，16nm和20nm時變成超順磁體．這時磁化率c不再服從居里一外斯定律

c=C／(T-Tc)例如粒徑為85nm的納米Ni微粒，c服從居里一外斯定律，而粒徑小于15nm的Ni微粒，矯頑力Hc→0，這說明它們進入了超順磁狀態(tài)。第六十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日高矯頑力

矯頑力納米微粒尺寸高于超順磁臨界尺寸時通常呈現(xiàn)高的橋頑力ＨC．例如，用惰性氣體蒸發(fā)冷凝方法制備的Fe納米微粒。隨著顆粒變小飽和磁化強度Ｍｓ有所下降，但矯頑力卻顯著地增加，在５.5K時達1.27×105A/m。室溫下，F(xiàn)e的矯頑力仍保持８×104A/m,而常規(guī)的Fe塊的矯頑力為80A/m。第六十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日高矯頑力的起源有兩種解釋：一致轉動模式和球鏈反轉磁化模式．一致轉動磁化模式基本內(nèi)容是：當粒子尺寸小到某一尺寸時，每個粒子就是一個單磁疇，例如對于Fe和Fe3O4單磁疇的臨界尺寸分別為12nm和40nm。每個單磁疇的納米微粒實際上成為一個永久磁鐵，要使這個磁鐵去掉磁性，必須使每個粒子整體的磁矩反轉，這需要很大的反向磁場，即具有較高的矯頑力．許多實驗表明，納米微粒的Hc測量值與一致轉動的理論值不相符合．也有人認為，納米顆粒的高矯頑力來源應用球鏈反轉磁化模式來解釋，即由于靜磁作用球形納米Ni微粒形成鏈狀，計算結果與實驗值可比擬，略大于實驗值，修正后，可定性解析高嬌頑力。第六十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日低居里溫度居里溫度是物質磁性的重要參數(shù)，通常與交換積分Jc成正比，并與原子構型和間距有關。對于薄膜，理論與實驗研究表明，隨著鐵磁薄膜厚度的減小，居里溫度下降。對于納米微粒，由于小尺寸效應和表面效應而導致納米粒子的本征和內(nèi)稟的磁性變化，因此具有較低的居里溫度。例如體相Ni的居里溫度為631K；85nm粒徑的Ni微粒為623K；而18nm粒徑的Ni粒子為573K。超順磁性顆粒的居里溫度，隨粒徑的下降有所下降。第七十頁，共八十一頁，2022年，8月28日居里溫度:是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度。低于居里溫度時該物質成為鐵磁體，此時和材料有關的磁場很難改變。當溫度高于居里溫度時,該物質成為順磁體，磁體的磁場很容易隨周圍磁場的改變而改變。這時的磁敏感度約為10-6。超順磁狀態(tài):指當磁性顆粒很小時(處于納米級),常溫下也可以呈現(xiàn)出磁極的隨意性,這種狀態(tài)叫做超順磁狀態(tài).第七十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日第七十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日高磁化率

納米微粒的磁性與它所含的總電子數(shù)的奇偶性密切相關，每個微粒的電子可以看成一個體系，電子數(shù)的宇稱可為奇或偶。一價金屬的微粉，一半粒子的宇稱為奇，另一半為偶，兩價金屬的粒子的宇稱為偶，電子數(shù)為奇或偶數(shù)的粒子磁性有不同溫度特點。電子數(shù)為奇數(shù)的粒子集合體的磁化率服從居里一外斯定律，c=C/(T-Tc),量子尺寸效應使磁化率遵從ｄ-3規(guī)律;電子數(shù)為偶數(shù)的系統(tǒng),c∝kBT,并遵從ｄ２規(guī)律。納米磁性金屬的工值是常規(guī)金屬的20倍。

第七十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日三、制備要求:具有高的比飽和磁化強度,有利于靶向操控.具有低的剩余磁化強度,避免磁性團聚.具有較小的粒徑和較好的單分散性以使其具有均一的物理化學及生物學性能.通常與高分子材料結合為核-殼型結構.第七十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日物理法—機械球磨法；耗時長、粒徑不均一生物法—從各種生物體中提??；可控性差化學法—均相法：共沉淀法、高溫分解法

非均相法；微乳液法、凝膠-溶膠法、超聲化學法、激光分解法方法第七十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日（一）共沉淀法原理：在水溶液中同時水解二價和三價的鐵離子來實現(xiàn)磁性Fe3O4納米粒子的制備。1、以Fe2+為水解反應原料，同時采用不同種類的氧化劑在Fe2+水